[发明专利]基于耦合压电阻抗的转子损伤检测方法

摘要

本发明提供的一种基于耦合压电阻抗的转子损伤检测方法，包括两各压电片组、待测转子以及无损转子，每个压电片组具有两个压电片，待测转子和无损转子分别设置一个压电片组，每个压电片串接一个电阻；能够对转子的损伤进行精确检测，包括转子损伤的程度以及损伤的位置，进而能够准确判定旋转机械的故障，有效避免由于转子损伤而引起的生产事故。

主权项

1.一种基于耦合压电阻抗的转子损伤检测方法，其特征在于：包括两个压电片组、待测转子以及无损转子，每个压电片组具有两个压电片，待测转子和无损转子分别设置一个压电片组，每个压电片串接一个电阻；无损转子的两个压电片设置于无损转子的端面且两个压电片之间的连线通过无损转子的端面圆心；待测转子的两个压电片设置于待测转子的端面且两个压电片之间的连线通过待测转子的端面圆心；按照如下方法对转子进行检测：S1.将待测转子沿径向由圆心向外划分为多个环形的检测单元；S2.分别向待测转子任一压电片以及无损转子的任一压电片施加激励信号，使待测转子以及无损转子的压电片振动；S3.获取待测转子以及无损转子的压电导纳差ΔY₁；S4.向待测转子的另一压电片施加激励信号且向无损转子的另一压电片施加激励信号，使待测转子及无损转子的压电片振动；S5.获取待测转子以及无损转子的压电导纳差ΔY₂；S6.根据ΔY_sum＝G_sum×D计算待测转子的损伤向量D，G_sum为灵敏度矩阵；其中G1和G2分别为待测转子的两个压电片分别被激励时的灵敏度；待测转子和无损转子的压电导纳差ΔY通过如下方法计算：当压电片施加激励信号时，无损转子的压电导纳通过如下公式计算：有损转子的压电导纳通过如下公式计算：由无损转子和有损转子的压电导纳得：其中，S(ω)为有损转子或无损转子的压电片的耦合刚度矩阵，Q_P为压电片的位置矢量，C_A为电压弯矩转换系数且t为转子的厚度，t_a为压电片的厚度，ε为压电片的介电常数，r_a为压电片的半径，d为压电片的压电系数，E_a为压电片的杨氏模量，R为电阻阻值，i表示虚部，ω为激励信号的频率，C_P为压电片的等效电容且K_εj为与频率无关的第j个检测单元的额静态刚度矩阵，L_j为第j个检测单元的单元动力学刚度叠加成整体动力学刚度的变换矩阵，D_j为第j个检测单元的损伤指数，其中，损伤向量D＝[D₁,D₂,…D_j…,D_m]；所述灵敏度G通过如下公式计算：其中，S(ω)为压电片的耦合刚度矩阵，Q_P为压电片的位置矢量，Q_P具体表达式为：Q_p＝[(0,0,0,0)_j＝1,...,(0,1,0,‑1)_j＝p,...,(0,0,0,0)_j＝m]。